Untersuchung selbsterregter Verbrennungsinstabilitäten in einer Raketenbrennkammer: 18 Tabellen
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Format: | Abschlussarbeit Buch |
Sprache: | German |
Veröffentlicht: |
Köln
Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt
2017
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Ausgabe: | Als Manuskript gedruckt |
Schriftenreihe: | DLR, Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt Forschungsbericht
2017-32 |
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Abbildungsverzeichnis viii
Tabellenverzeichnis xii
Symbolverzeichnis xiii
1 Einleitung 1
2 Grundlagen 5
2 1 Verbrennungsinstabilitäten 5
2 2 Grundlagen der Akustik 9
221 Wellengleichung 9
222 Eindimensionale Wellenausbreitung 12
223 Stehende Wellen und Eigenschwingungen 15
224 Zylinderakustik 19
225 Die lT-Mode 23
226 Frequenzverhältnisse eines Zylinders 26
227 Die Helmholtzgleichung 27
2 3 Schallgeschwindigkeit realer Gase 28
3 Stand der Forschung 32
3 1 Historischer Überblick 32
3 2 Untersuchungen mit Wasserstoff/Sauerstoff 36
3 3 Injektorkopplung 40
4 Versuchsdurchführung 43
4 1 Forschungsprüfstand P8 43
4 2 Forschungsbrennkammer BKD 44
4 3 Messtechnik 48
431 Anforderungen an die Messtechnik 48
432 HF-Messring 50
433 Dynamische Drucksensoren 51
434 Faseroptische Messtechnik 53
4 4 Stationäre Messgrößen 57
v
Inhaltsverzeichnis
4 5 Testablauf 59
451 Stationäre Betriebspunkte 59
452 ROF-Ramping 61
453 Hydrogen Temperature Ramping 62
454 Testkampagnen 64
5 Datenauswertung 66
5 1 Definition von Auswertefenstern 66
5 2 Standardverfahren der Signalverarbeitung 67
5 3 Frequenzmessung 70
5 4 Ersatzzylinderverfahren 71
5 5 1T-Druckfeldrekonstruktion 73
5 6 Phasenanalyse 79
5 7 Messung der Halbwertsbreite 81
5 8 Statistische Signalanalyse 83
5 9 Akustische Analyse 85
591 Netzwerkmodell 85
592 Modalanalyse 87
5 10 Integrale Wärmeströme 89
6 Ergebnisse 90
6 1 Akustische Charakterisierung 91
611 Reine Moden 91
612 Kategorisierung der Betriebspunkte 94
613 Verhalten der lT-Mode im stabilen Fall 96
614 Einfluss der Betriebsparameter 101
615 Kombinationsmoden 117
6 2 Charakterisierung der lT-Instabilität 122
621 Instabile Betriebspunkte 122
622 Betrachtung im Zeitbereich 125
623 Betrachtung im Frequenzbereich 127
624 Verhalten der lT-Mode im instabilen Fall 131
6 3 Instabilitätsmechanismus 136
631 Identifikation zusätzlicher Frequenzen 136
632 LOX-Post-Eigenfrequenzen 140
633 Initiierung der Instabilitäten 153
634 Phasenverschiebung 154
635 Diskussion 164
7 Zusammenfassung und Ausblick 167
vi
Inhaltsverzeichnis
Literaturverzeichnis 174
Anhang 213
A Herleitungen 214
A l Konvektive eindimensionale Wellengleichung 214
A 2 Eindimensionale Eigenmoden mit beliebigen Randbedingungen 216
A 3 Eindimensionale Eigenmoden mit Strömung 217
A 4 Akustik eines durchströmten Zylinders 219
A 5 Ausreagiertes Gasgemisch 229
B Messtechnik 231
B l Faseroptische Messtechnik 231
B 2 Dynamische Drucksensoren 236
C REST HF-7 Testfall 244
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